مقاله بهبود مقاومت به خوردگی گرم آلیاژ بین فلزی دو فازی α2-Ti3 Al/γ- TiAl با روکش لعاب (2016 Scitation)

مقدمه

مواد و روش‌ها

نتایج و بحث

نتیجه گیری

TiAl intermetallic alloys have attracted great interest among aerospace industry after successful utilization in low pressure turbine blades of aircraft engine which makes dramatic weight saving up to 40% weight saving. However, poor oxidation and corrosion resistance at temperatures above 800°C still become the drawbacks of this alloys, making the development of protective coatings to improve the resistance is important. This study investigates the hot corrosion behavior of two phases intermetallic alloy α2-Ti3Al/γ-TiAl with and without enamel coating using immersion test method in molten salt of 85%-wt Na2SO4 and 15%-wt NaCl at 850°C. The results show after 50 hours of hot corrosion test, bare alloy showed poor hot corrosion resistance due to the formation of non-protective Al2O3 + TiO2 mixed scale at the surface of the alloy. Improvement of hot corrosion resistance was obtained in samples protected with enamel coating, indicated by significant decreasing in mass change (mg/cm2) by 98.20%. Enamel coating is expected to has the capability in suppressing the diffusion of oxygen and corrosive ions into the substrate layer, and consequently, it improves hot corrosion resistance of the alloy. The study showed that enamel coatings have strong adherent to the substrate and no spallation was observed after hot corrosion test. Nevertheless, the dissolution of oxides components of the enamel coating into the molten salts was observed that lead enamel coating degradation. This degradation is believed involving Cl− anion penetration into the substrate through voids in the coating that accelerates the corrosion of the two phases α2-Ti3Al/γ-TiAl alloy. Even though further observations are needed, it appears that enamel coating could be a promising protective coating to increase hot corrosion resistance of TiAl intermetallic alloys.

آلیاژهای بین فلزی TiAl پس از بهره‌برداری موفق در پره‌های توربین کم فشار موتور هواپیما که منجر به کاهش شدید وزن تا حدود 40 درصد گردید توجهات زیادی را در صنعت هوافضا به خود جلب نموده است. هرچند، مقاومت نامطلوب در برابر خوردگی و اکسیداسیون در دماهای بالاتر از 800 درجه سانتیگراد همچنان به عنوان معایب این آلیاژها به شمار می‌روند که این مسئله افزایش توجهات به بهبود مقاومت پوشش‌های حفاظتی را در پی داشته است. این مقاله رفتار خوردگی گرم آلیاژ بین فلزی دو فازی α_2-Ti_3 Al/γ- TiAl را با و بدون پوشش لعابی با استفاده از روش تست غوطه‌وری در نمک مذاب 85 درصد وزنی سدیم سولفات و 15 درصد وزنی سدیم کلرید در دمای 850 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار داده است. نتایج پس از 50 ساعت تست خوردگی گرم حاکی از آن بودند که آلیاژ بدون روکش به دلیل تشکیل جرم مرکب آلومینیوم اکسید و تیتانیوم اکسید در سطح آلیاژ دارای مقاومت خوردگی گرم کمتری می‌باشد. بهبود مقاومت به خوردگی گرم در نمونه‌های حفاظت شده با روکش لعابی مشاهده گردید که این نتیجه از طریق کاهش چشمگیر تغییر جرم بر حسب میلی‌گرم بر سانتیمتر مربع به میزان 98.20 درصد به دست آمد. پیش‌بینی گردید که روکش لعابی توانایی توقف نفوذ اکسیژن و یون‌های خورنده را به درون لایه زیرین دارا بوده که این امر متعاقبا مقاومت به خوردگی گرم آلیاژ را افزایش می‌دهد. تحقیقات نشان داد که روکش‌های لعابی دارای چسبندگی خوبی به زیرلایه هستند و هیچگونه پراشی پس از تست خوردگی گرم مشاهده نگردید. با این وجود، مولفه‌های اکسیدی روکش لعابی در نمک‌های مذاب حل نشدند که این امر منجر به افت کارآیی روکش لعابی گردید. این افت عملکرد همراه با نفوذ آند Cl- از طریق تخلل‌های موجود در روکش به درون زیرلایه می‌باشد که خوردگی آلیاژ دو فازی α_2-Ti_3 Al/γ- TiAl را تسریع می‌بخشد. اگرچه مشاهدات بیشتری مورد نیاز می‌باشند، به نظر می‌رسد روکش لعابی می‌تواند یک روکش حفاظتی قابل قبول برای افزایش مقاومت به خوردگی گرم آلیاژهای بین فلزی TiAl باشد.